Принцип работы многоступенчатого центробежного насоса

Многоступенчатый центробежный насос.

Содержание

Огромное разнообразие насосных агрегатов используемых как в быту так и в промышленности заставляет конструкторов придумывать все более совершенные модели, увеличивая рабочие характеристики.

О том, чем Вам могут быть полезны многоступенчатые насосы для воды рассмотрим в этой статье.

Особенности конструкции

В зависимости от конструкции и количества рабочих колес насосы делятся на одноступенчатые насосы – с одним рабочим колесом и многоступенчатые – с двумя и более рабочими колесами.

Принцип работы многоступенчатого насоса не меняется: в области входа жидкости во всасывающую полость образуется область разрежения, на выходе из насоса в направляющем аппарате область нагнетания. Благодаря разности давлений центробежный насос перемещает среду по трубам.

Отличия между одноколесным и много колесными насосами в плане характеристик меняются только в плане подачи. Подача многоколесных насосов равна сумме подач каждого из колес, т.е. подача увеличивается во столько раз сколько колес смонтировано на валу.

Принцип и схема работы многоступенчатого насоса

Напор, создаваемый колесом центробежной машины, определяется произведением U*C, где U – окружная скорость движения жидкости в колесе, С – абсолютная скорость, или скорость движения жидкости относительно неподвижного корпуса.

Для достижения высокого напора в насосе с одним колесом необходимо иметь большое значение окружной скорости.

Но окружная скорость ограничена условиями прочности колес и кавитацией.

Скорость U для колес из чугуна по условиям прочности ограничена величиной 40 м/с, для стальных колес – около 300 м/с.

В специальных конструкциях транспортных нагнетателей для колес из легких сплавов высокой прочности допускают окружные скорости более 500 м/с.

В насосах, подающих воду и технические жидкости, скорость вращения, а следовательно, и напор ограничиваются условиями возникновения кавитации.

Многоступенчатый центробежный насос представляет собой ряд одноступенчатых агрегатов, рабочие колеса которых располагаются на общем валу и включены последовательно.

При последовательном включении колес напоры, создаваемые ими, складываются так, что полный напор машины равен сумме напоров отдельных ступеней.

В большинстве случаев при подаче несжимаемых жидкостей геометрические размеры всех ступеней одинаковы и поэтому полный напор такой машины равен напору одной ступени, умноженному на число ступеней машины.

Поток жидкости поступает через входную камеру 1 в рабочее колесо 2 первой ступени машины, откуда получив от лопаток рабочего колеса некоторое количество энергии, выбрасывается в направляющий аппарат 3 этой ступени.

Далее, обогнув диафрагму 4, отделяющую первую ступень от второй, поток проходит обратный направляющий аппарат 5 между первой и второй ступенями и поступает в рабочее колесо второй ступени.

Из второй ступени поток направляется в третью и т.д.

Обратный направляющий аппарат

Обратный направляющий аппарат является характерным элементом многоступенчатой центробежной машины.

При выходе из направляющего аппарата первой ступени поток жидкости обладает значительным значением абсолютной скорости, т.е. он закручен относительно центра машины. Если такой поток подвести к лопастям рабочего колеса второй ступени, то он получит ещё одно приращение энергии.

Если на пути между выходом из направляющего аппарата первой ступени и входом в рабочее колесо второй ступени расположить лопаточное направляющее устройство, то оно будет работать так же эффективно как и рабочее колесо первой ступени.

Назначение же обратного направляющего аппарата заключается в обеспечении оптимального закручивания потока с целью эффективной передачи энергии потоку в следующей ступени насоса.

Напоры создаваемые современными центробежными многоступенчатыми насосами достигают значения 400 метров водного столба. Имеются насосы с числом ступеней до 30.

Горизонтальный и вертикальный многоступенчатый насос

В зависимости от назначения и области применения конструкция многоступенчатого центробежного насоса может быть следующих типов.

Вертикальный многоступенчатый насос – как видно из названия такие насосы устанавливаются вертикально. Благодаря конструкции создают очень высокий напор при умеренной подаче. Основная область применения в повседневной жизни – это обеспечения водоснабжения из скважины или колодца.

Вертикальный многоступенчатый центробежный насос используется для обслуживания скважин, кроме того такая конструкция применяется в изготовлении дренажных и фекальных насосов.

Вертикальный многоступенчатый насос погружного используются для подачи воды из скважин (скважинные насосы). В процессе эксплуатации они полностью погружены в воду. Некоторые модели даже могут размещаться в трубе, по которой происходит перемещение жидкости.

Современные конструкции многоступенчатых погружных насосов способны поднимать воду на высоту до 100 при подаче до 50 кубических метров в час.

Горизонтальные многоступенчатые насосы – отталкиваясь от названия приходим к выводу, что такой агрегат монтируется горизонтально. Такой тип конструкции также позволяет увеличить напор во столько раз, сколько у него ступеней. Все колеса горизонтального многоступенчатого насоса насажены на общий вал и образуют единый ротор.

Центробежные горизонтальные насосы применяются при оснащении насосных станций и там, где требуется большой напор при определенной техническим проектом подаче.

Секционные многоступенчатые насосы

В случае, когда центробежная машина при заданном напоре должна обеспечивать такую подачу, что размеры проточной части оказываются конструктивно неприемлемыми, применяют параллельное соединение рабочих колес.

При высоких напорах и больших подачах находят применение центробежные машины многопоточного типа со ступенями давления. Такие машины состоят из двух или четырех групп ступеней давления. Такие насосы называют секционными многоступенчатыми насосами

В каждой группе ступени включены последовательно с целью повышения напора, а группы ступеней включены параллельно. В качестве примера соединения ступеней и групп в смешанном типе центробежной машины приведена схема работы трехступенчатой двухпоточной машины с симметричным расположением ступеней и их групп.

Видео про многоступенчатые насосы

Очень большим преимуществом многоступенчатого насоса является то, что система уравновешивания осевого давления, подшипники и сальники объединяются в одном общем для всех ступеней корпусе, что придает насосу компактность, уменьшает вес и снижает стоимость.

Вертикальный многоступенчатый центробежный насос: устройство, принцип работы

При наличии загородного участка, который находится на почтительном расстоянии от городских водопроводных и канализационных магистралей, следует задуматься о покупке такого необходимого агрегата, как центробежный насос вертикальный многоступенчатый. Именно он может стать превосходной альтернативой расположенных далеко магистралей электроэнергии и водоснабжения.

К наиболее доступным способам обеспечить собственный дом необходимым количеством чистой воды, является обустройство местных водоемов и имеющихся скважин. Без качественного и мощного насоса просто не обойтись, а к наиболее оптимальным вариантам относятся модели именно центробежного типа. Перед тем, как сделать окончательный выбор в пользу понравившейся модели, следует разобраться с принципом действия выбранного агрегата и с его качественными аналогами – другими разновидностями центробежных насосов.

Разновидности устройств вертикального типа

Насосы вертикального типа, относящиеся к категории центробежных, могут различаться по таким основным критериям:

1. Способ соединения агрегата с электрическим приводом. Это может быть шкив, редуктор или прямоприводный.
2. Способ погружения. Могут быть погружными, полупогружными и наземными.
3. Разновидности транспортируемой жидкости. Могут быть фекальные, химические, дренажные и водяные.
4. Число входов среды. Могут быть двусторонними и односторонними.
5. Количество используемых колец или секций.
6. Показатель производительности. Рассчитываются исходя из единицы времени и объема транспортируемой воды.
7. Показатель быстроходности. Встречаются быстроходные, тихоходные и нормальные.
8. Напора. Уровень может быть высоким, средним и низким.

Насосы вертикального типа центробежные могут использоваться как при обустройстве канализационной, так и водопроводной системы. Так, он может быть использован для транспортировки вязкой, слегка загрязненной, агрессивной и чистой воды. Такие конструкции достаточно эффективны, малогабаритны и практически не вырабатывают шума в процессе использования. Благодаря огромному количеству положительных аспектов, многоступенчатые конструкции часто применяются в повседневной жизни. Основные области применения:

1. очистка;
2. мелиорация;
3. конденсация;
4. фильтрация;
5. дренаж;
6. орошение;
7. водоснабжение;
8. отопление.

Дополнительная информация

Подобные насосные модели используются для поднятия жидкостей со значительной глубины, посредством повышения показателя давления внутри системы. Вариантов их исполнения всего три:

1. полупогружные;
2. наземные или поверхностные;
3. погружные.

В базовой комплектации каждого предусмотрено наличие электрического привода. Во втором случае речь идет о проведении монтажных работ непосредственно на поверхности грунта, на специально оборудованных площадках или приямках. Однако соприкасаться с транспортируемой жидкостью они не будут. Полупогружные модели лишь частично погружаются в толщу добываемой воды, а вот двигатель будет находиться над этим уровнем.

Погружные модели полностью опускаются в воду, и за счет герметичного корпуса остается в сохранности и используемый двигатель. Основное преимущество заключается в возможности монтажа агрегата не только на прямых, но и на слегка искривленных поверхностях используемой скважины.

Запуск моделей вертикального расположения можно только после того, как корпус будет погружен в толщу воды. Работать «всухую» оборудование не должно.

Используемый многосекционный насос способен поднять показатель давления в несколько раз, при сравнении с более простыми моделями, оснащенными электрическим приводом. Чем большее количество секций будет находиться в конструкции, тем выше будет КПД на выходе. Каждая последующая ступень будет давать новый толчок кинетической энергии и ее небольшой прирост.

Из чего состоит оборудование

Конструктивно подобное оборудование особо-сложным назвать не получится. При наличии базовой комплектации, насосное оборудование будет состоять из набора таких элементов:

1. уплотнители, расположенные на торцевых элементах агрегата (способствуют предотвращению возможных протечек из камеры);
2. подшипники, которые самостоятельно себя смазывают в процессе функционирования;
3. колесо рабочее;
4. вал основной;
5. патрубок нагнетания (именно через него вода и будет попадать внутрь системы);
6. патрубок всасывающий, он отвечает за подъем жидкости;
7. при изготовлении корпуса используются материалы, которые устойчивы к коррозии.

Самое простое устройство обеспечит упрощенное использование и сократит необходимое обслуживание, доводя его к минимуму. Это поможет существенно сэкономить на регулярных вызовах специалистов.

Принцип работы оборудования

Насос многоступенчатый центробежного типа относится к категории секционного оборудования, который будет функционировать с соблюдением определенной последовательности. Для начала используемая рабочая среда будет проходить через всасывающий патрубок и попадать в первую секцию. В ней находится рабочее колесо. При достижении напором определенного показателя, вода пройдет во вторую секцию посредством нагнетательного патрубка.

Там на нее окажет воздействие центробежная сила, которая будет образовываться вторым колесом. После жидкость пройдет в выходной шланг прямиком из насоса. Так, при прохождении каждой из секций, на рабочую среду будет оказывать давление имеющийся напор, посредством воздействия рабочего колеса. Таким образом, можно прийти к выводу, что общий показатель напора будет являться суммой всех напоров, которые будут создаваться в каждой из секций. Стоит обратить внимание на то, что при увеличении диаметра самого колеса, скорость его вращения и мощность напора также возрастут.

Недостатки и преимущества агрегатов

Наибольшее распространение оборудования насосного типа, которое работает по принципу центробежной силы, было обусловлено наличием таких положительных аспектов его эксплуатирования:

1. Приемлемая стоимость оборудования и его отдельных комплектующих, во многом благодаря конструктивным особенностям.
2. Возможность эксплуатации оборудования при наличии загрязненных жидкостей, которые нередко встречаются в виде твердых частиц. Это обусловлено тем, что клапаны в конструкции отсутствуют.
3. Рабочая среда подается максимально плавно, что препятствует создания мощных гидравлических ударов, практически сводя шанс их возникновения к нулю.
4. Высокий показатель долговечности и надежности. И регулярное обслуживание проводить необходимости нет.
5. Небольшой вес устройства и его достаточно компактные размеры. Никаких передаточных механизмов не понадобится.

А вот показатель КПД далек от оптимального, при условии функционирования в режиме небольшой производительности. В особенности это касается ситуаций, когда необходимо перекачать небольшое количество среды под большим давлением. Быстро запустить устройство также не получится, так как для начала его необходимо будет заполнить водой. Однако даже при наличии подобных негативных аспектов, такой механизм признан лучшим.

Выбор и последующее использование

В значительной степени повлиять на эксплуатационный срок изделия центробежного типа, и обеспечить необходимую бесперебойную работу оборудования можно путем соблюдения основных правил и своевременного технического обслуживания. Для минимизации воздействия внешних, которые нередко являются причиной поломки насосов центробежного типа, следует установить ряд вспомогательных комплектующих. К таким следует отнести:

1. манометр, при помощи которого осуществляется контроль над показателем давления внутри системы;
2. манометр, монтируемый на патрубок, по нему вода будет всасываться оборудованием;
3. клапан обратного типа, не позволит рабочей среде вернуться внутрь источника после отключения оборудования (простоя не будет, как и существенного перегрева);
4. задвижки и фильтр, оснащенный сеточкой, не позволят посторонним элементам попасть внутрь корпуса и системы в целом.

Показатель эффективности

Эффективность функционирования всей систему будет во многом зависеть от правильности выбора основного оборудования. При выборе агрегата следует ориентироваться на такие основные показатели:

1. материалы, которые использовались при изготовлении отдельных элементов (они контактируют с рабочей средой);
2. габариты самого корпуса;
3. мощность струи создается насосом;
4. показатель производительности;
5. показатель мощности, который потребляется устройством.

К основным правилам использования центробежных насосов многоступенчатых вертикальных следует отнести:

1. Если планируется эксплуатация подобного оборудования на протяжении зимы, то корпус необходимо тщательно утеплить или произвести монтаж в отапливаемом помещении. Если этого не сделать, то насос перестанет быть герметичным или лопнет, благодаря частично замерзшей внутри корпуса жидкости.
2. Не рекомендуется применять оборудование для транспортировки нерастворимых элементов и включений, так как это приведет к существенному сокращению эксплуатационного срока изделия. Однако использовать дорогостоящее оборудование только лишь для перекачки чистой воды не является экономически обоснованным.
3. Возможна установка исключительно в вертикальном положении. Таким образом, следует исключить малейший наклон корпуса в процессе проведения необходимых монтажных работ, или попытку установить насос в горизонтальном положении.

Принцип работы центробежного многоступенчатого насоса ЦНС

Перед изучением статьи рекомендуем вам изучить устройство насоса ЦНС в данной статье.

Работа насоса основана на взаимодействии лопаток вращающегося ко­леса и перекачиваемой жидкости.

Вращаясь, рабочее колесо сообщает круговое движение жидкости находя­щейся между лопатками. Вследствие возникающей центробежной силы, жидкость от центра колеса перемещается к внешнему выходу, а освобождающееся простран­ство вновь заполняется жидкостью, поступающей из всасывающей трубы под дей­ствием атмосферного или избыточного давления.

Выйдя из рабочего колеса, жидкость поступает в каналы направляющего ап­парата и затем во второе рабочее колесо с давлением, созданным в первой секции, откуда жидкость поступает в третье рабочее колесо с увеличенным давлением, соз­данным второй секцией и т.д. Выйдя из последнего рабочего колеса, жидкость че­рез направляющий аппарат на выходе проходит в крышку нагнетания, откуда поступает в нагнетательный трубопровод.

Благодаря тому, что корпус насоса состоит из отдельных секций, имеется возможность, не меняя подачи, менять напор путем установки нужного числа сек­ций. При этом меняется только длина вала и стяжных шпилек.

Во время работы насоса, вследствие давления жидкости на неравные по пло­щади боковые поверхности рабочих колес, возникает усилие, которое стремиться сместить ротор насоса в сторону всасывания.

Для уравновешивания указанного осевого усилия в насосе применяется гидравличе­ская пята, состоящая из диска гидравлической пяты, кольца гидравлической пяты и втулки.

Во время работы насоса жидкость проходит через кольцевой зазор, образо­ванный отверстием крышки нагнетания и втулкой и давит на диск гидравличе­ской пяты с усилием, которое по величине равно сумме усилий, действующих на рабочее колесо, но направленным в сторону нагнетания. Таким образом, ротор насоса оказывается уравновешенным. Равенство усилий устанавливается автома­тически, благодаря возможности осевого перемещения ротора насоса. Часть жидко­сти из разгрузочной камеры гидравлической пяты проходит между втулкой и сальниковой набивкой, чем достигается жидкостная смазка трущихся поверхно­стей и их охлаждение. Другая (основная) часть жидкости из разгрузочной камеры гидравлической пяты в насосах типа ЦНС, ЦНСМ, ЦНС(н) отводится че­рез резьбовое отверстие и штуцер в дренаж.

При работе насоса с давлением на входе до 0,З МПа, вытекающую из шту­цера жидкость можно направить во всасывающий трубопровод.

В насосах типа ЦНСГ вода из разгрузочной камеры гидропяты отводится наружу или во всасывающий трубопровод.

Между втулкой и сальником всегда должна протекать перекачиваемая жидкость в количестве 15-30 л/ч. Излишнее затягивание сальников ускоряет износ втулок и увеличивает потери на трение.

В крышке всасывания и кольца направляющего аппарата имеется отвер­стие через которое вода под давлением созданным первым рабочим колесом, прохо­дит к втулке гидрозатвора, в которой имеется отверстие для подвода воды к ру­башке вала, при этом болт должен быть вывинчен из крайнего ниж­него положения на 8-12 оборотов.

Конструкция насосов ЦНСГ предусматривает охлаждение подшипни­ков водой от постороннего источника. Охлаждаемая вода должна подаваться с дав­лением не выше 0,З МПа (З кгс/см 2 ). В насосах ЦНСГ отсутствует резиновое коль­цо, устройство для выпуска воздуха и обводная система.

В насосах ЦНС(Г) для возможности работы с холодной и горячей водой име­ется резиновое кольцо и предусмотрено охлаждение подшипников аналогично насосам типа ЦНСГ.

Привод насоса — от электродвигателя через упругую втулочнопальце­вую муфту. Вращение ротора насоса правое (по направлению движения часовой стрелки), если смотреть со стороны электродвигателя.

Многоступенчатые центробежные насосы: принцип действия, разновидности, преимущества и недостатки

Центробежные насосы активно используются как в быту, так и в промышленности. В зависимости от конструктивного исполнения их относят к многоступенчатым насосам или одноступенчатым. Насосное оборудование, принадлежащее к каждой из этих категорий, не только имеет особенное внутреннее устройство, но и отличается специфическими техническими характеристиками и, соответственно, сферами применения.

Центробежные насосы могут быть частью технологических систем повышения давления или подачи воды на предприятиях и в частных домах

Конструктивные отличия

Насос центробежный, что становится понятно уже из его названия, является устройством, которое перекачивает жидкие среды за счет действующей на них центробежной силы. Основным рабочим органом насосного оборудования данного типа, который и обеспечивает формирование такой силы, является колесо (или барабан), на внешней цилиндрической поверхности которого зафиксированы специальные лопасти.

Корпус насосов рассматриваемого типа может быть выполнен из чугуна или стального сплава. Внутри такого корпуса размещаются приводной электродвигатель и соединенный с ним вал вращения, на котором и фиксируется колесо с лопастями. По своему конструктивному исполнению рабочее колесо насоса может быть открытым или закрытым. Открытые рабочие колеса состоят из одного диска, на внешней поверхности которого зафиксированы лопасти, закрытые – из двух дисков, соединенных между собой рабочими лопастями.

Принцип работы центробежного насоса

Лопасти располагаются под определенным углом, их изгиб направлен в сторону, противоположную направлению вращения рабочего колеса. Такое расположение лопаток обеспечивает более эффективную работу насосного оборудования. Всасывание перекачиваемой жидкой среды во внутреннюю камеру насоса, а также ее выталкивание в напорную магистраль осуществляется через патрубки.

Принцип, по которому работают как одноступенчатые устройства, так и насосы многоступенчатые, заключается в следующем.

• Жидкость, находящаяся во внутренней части насоса перед его запуском, при вращении рабочего колеса захватывается лопастями и начинает перемещаться вместе с ними.
• Под воздействием центробежной силы жидкость отбрасывается к стенкам внутренней камеры, за счет чего возле них создается высокое давление.
• При перемещении через область напорного патрубка жидкость, находящаяся под высоким давлением, выталкивается в него.
• При откидывании перекачиваемой насосом жидкости к стенкам рабочей камеры в центральной части последней создается разрежение воздуха, что способствует всасыванию жидкой среды через входной патрубок.

За счет вышеописанного принципа работы в насосах как одноступенчатого, так и многоступенчатого типа обеспечивается непрерывность процесса всасывания и выталкивания перекачиваемой жидкости при вращении рабочего колеса. Сферу применения насосного оборудования данного типа значительно расширяет тот факт, что, в отличие от поршневых устройств, оно не создает пульсаций напора жидкости в обслуживаемой им трубопроводной системе.

Как уже говорилось выше, одноступенчатые и многоступенчатые центробежные насосы имеют конструктивные особенности, которые и определяют различия в их технических характеристиках. Так, основными элементами конструкции одноступенчатого насоса являются:

1. корпус, который часто называют «улиткой»;
2. рабочее колесо с лопастями;
3. уплотнительные элементы вала;
4. вал, соединенный с приводным электродвигателем и обеспечивающий вращение рабочего колеса;
5. уплотнительные элементы камеры с масляной ванной;
6. опора для подшипникового узла;
7. несущая опора;
8. отверстие, при помощи которого осуществляется контроль уровня масла в камере.

Схема одноступенчатого моноблочного насоса

Одноступенчатый центробежный насос, в отличие от многоступенчатых моделей, оснащается одним рабочим колесом. Центробежный многоступенчатый насос может иметь в своем оснащении два и более рабочих колеса с лопатками, что позволяет значительно повысить эффективность такого оборудования.

Благодаря наличию нескольких рабочих колес центробежные многоступенчатые устройства, если сравнивать их с одноступенчатыми, обладают определенными преимуществами.

• С помощью многоступенчатых насосов можно осуществлять перекачивание жидкости с более высокой производительностью, характеризующей количество жидкой среды, которую гидромашина пропускает через себя в единицу времени.
• Многоступенчатые насосы способны формировать поток жидкости с более высокими показателями напора, измеряемого в метрах водяного столба. Фактически напор жидкости, который создают электронасосы многоступенчатого типа, складывается из суммы напоров, создаваемых каждой его ступенью. Такое качество многоступенчатых гидромашин позволяет добиваться более высокого давления жидкости в обслуживаемых ими трубопроводных системах и перемещать ее по ним на более дальние расстояния и более значительные высоты.

Схема многоступенчатого секционного насоса

Многоступенчатый центробежный насос в зависимости от своего конструктивного исполнения может быть секционным или спиральным. В устройствах секционного типа жидкая среда в процессе перекачивания последовательно перемещается от первой секции насоса к последней, при этом напор жидкости увеличивается также последовательно. Современные модели многоступенчатых насосов секционного типа способны обеспечить производительность процесса перекачивания жидкости, значение которой доходит до 900 м 3 , при этом напор рабочей среды, создаваемый такими устройствами, может доходить до 1900 метров водяного столба.

Достоинства и недостатки насосов центробежного типа

Как многоступенчатый, так и одноступенчатый насос отличается целым рядом достоинств, которые и делают данные устройства такими популярными среди потребителей. К преимуществам рассматриваемых гидромашин относятся:

1. компактные габариты и небольшой вес (поскольку рабочий вал насосного оборудования напрямую соединен с приводным электродвигателем, что исключает необходимость использования дополнительных передаточных механизмов);
2. высокая надежность и длительный эксплуатационный срок, отсутствие необходимости в осуществлении регулярного технического обслуживания;
3. минимизация риска возникновения скачков давления (жидкая среда, перекачиваемая насосами данного типа, подается в напорную магистраль в плавном режиме);
4. отсутствие клапанных элементов (это дает возможность перекачивать загрязненные жидкие среды, содержащие в своем составе нерастворимые твердые включения);
5. простота конструкции (именно поэтому любой многоступенчатый или одноступенчатый насос доступен по цене).

Простота конструкции центробежных насосов обеспечивает их ремонтопригодность, модернизацию и переоборудование

Среди недостатков одно- и многоступенчатых насосов выделяют:

• достаточно низкий КПД при работе в режиме малой производительности (это становится проблемой в том случае, когда требуется под высоким давлением перекачать маленький объем жидкой среды);
• невозможность быстрого запуска (чтобы такие устройства начали работать, их рабочую камеру необходимо предварительно заполнить жидкостью).

Основания классификации

Центробежные насосы (как многоступенчатые, так и одноступенчатые) делятся на различные категории по ряду своих параметров и вариантов конструктивного исполнения. Так, в зависимости от пространственного положения оси рабочего вала они могут относиться к одному из следующих типов:

• насосы горизонтальные центробежные;
• устройства с вертикальным расположением рабочей оси.

Горизонтальный многоступенчатый центробежный насос с двойным подшипником

Центробежный горизонтальный насос, ось вращения вала и рабочего колеса которого располагаются строго в горизонтальной плоскости, – это, как правило, крупногабаритная установка, используемая в промышленных целях. Центробежные горизонтальные насосы применяют для оснащения насосных станций, обеспечивающих работу систем автономного водоснабжения, в которых подобные устройства используются совместно с гидроаккумулятором. Таким образом, горизонтальный насос требует больше места для своей установки.

Центробежные насосы с вертикальным расположением оси вала и рабочего колеса нашли большее распространение в бытовой сфере. В таком конструктивном исполнении может быть представлен как поверхностный многоступенчатый насос, используемый для обслуживания системы автономного водоснабжения, так и дренажный или фекальный.

Бытовой центробежный насос вертикального типа

Еще одним критерием, по которому среди одно- и многоступенчатых насосов выделяют различные категории, является расположение такого оборудования по отношению к перекачиваемой жидкой среде. Так, в зависимости от данного параметра насосы могут быть поверхностными (или наземными), погружными и полупогружными. Поверхностные устройства, в качестве которых может выступать вертикальный многоступенчатый и одноступенчатый или горизонтальный многоступенчатый и одноступенчатый насос, располагаются на поверхности земли, вне скважины, но поблизости от нее.

Помещают такое оборудование, надежно защищенное от попадания влаги, в приямке, на специально подготовленной площадке или в отдельном помещении. Одним из наиболее значимых недостатков насосного оборудования данного типа является то, что при работе оно издает достаточно много шума. Следует учитывать и то, что поверхностные центробежные насосы можно выбирать лишь в том случае, если глубина скважины, из которой планируется откачивать воду с их помощью, не превышает десяти метров.

Центробежные полупогружные насосы вертикального типа

Центробежные насосы погружного типа в процессе эксплуатации полностью погружаются в перекачиваемую среду. Отдельные модели вертикальных центробежных насосов погружного типа могут размещаться даже в трубе, по которой осуществляется откачивание жидкой среды. При использовании погружных насосов воду из обслуживаемой скважины можно поднимать с глубины 40 метров и более. Насосы погружного типа способны обеспечить перекачивание жидкой среды с производительностью до 16 м 3 /час, при этом ее напор может достигать 200 метров водяного столба. Погружные насосы практически не издают шума при своей работе, поскольку полностью находятся в жидкой среде.

Погружной центробежный многоступенчатый насос для скважин

Классификация одноступенчатых и многоступенчатых насосов осуществляется также по ряду других параметров:

• развиваемому давлению подачи жидкой среды (устройства низкого (до двух десятых мегапаскаля), среднего (до шести десятых мегапаскаля) и высокого (свыше шести десятых мегапаскаля) давления);
• быстроходности (нормальные, тихо- и быстроходные);
• назначению (водопроводные, пожарные, производственно-технические, грунтовые и др.);
• типу соединения крыльчатки с электродвигателем (прямоприводные, консольные, муфтовые, шкивные).

КПД центробежных насосов зависит от модели и конструктивного исполнения и может находиться в диапазоне 60–92%.

Многоступенчатые насосы – устройство, принцип работы и виды оборудования

Многоступенчатый насос – это один из наиболее оптимальных агрегатов для подачи воды. С его помощью возрастает давление в системах водоснабжения многоэтажных и частных домов, а также на производстве.

Назначение многоступенчатых насосов

Главная задача, с которой должен справляться многоступенчатый насос, заключается в создании максимально возможного давления в системе водоснабжения. Другими словами, агрегаты этого типа предназначены для перекачивания воды и других неагрессивных жидкостей, температура которых может достигать 100 °C.

Среди других областей эксплуатации оборудования можно выделить:

• Полив и орошение сельскохозяйственных угодий;
• Поддержка бесперебойного снабжения водой в коммунальных предприятиях;
• Обеспечение работы систем пожаротушения в автоматическом режиме;
• Поддержка работы водоотлива в шахтах;
• Охлаждение паровых котлов на котельных предприятиях;
• Забор и перекачивание неагрессивных веществ и соединений в химической промышленности.

Из перечисленных сфер использования можно сделать вывод о том, что насосы данного типа применяются преимущественно для воды. При работе с этой жидкостью скважинный агрегат может создать наиболее сильный напор и стабильно выполнять свои функции на протяжении длительного времени.

Устройство многоступенчатого насоса – из чего состоит агрегат?

Подобного рода насосы имеют простую конструкцию. Они состоят из следующих элементов:

• Корпус, изготовленный из материалов, обладающих устойчивостью к коррозии;
• Всасывающий патрубок, который принимает жидкость;
• Патрубок нагнетания – сквозь него вода под напором подается внутрь системы;
• Основной вал;
• Рабочие колеса;
• Подшипники с функцией самостоятельного смазывания;
• Уплотнители на торцах устройства – предотвращают утечки воды из рабочей камеры.

Простое устройство насосного оборудования существенно облегчает его обслуживание и устранение неисправностей. Это помогает сэкономить деньги на услугах специалистов.

Принцип работы многоступенчатых насосов

Центробежный многоступенчатый насос является секционным устройством и работает в определенном порядке. Сначала жидкость через всасывающий патрубок поступает в первую секцию, в которой расположено рабочее колесо. После создания необходимого напора вода сквозь нагнетательный патрубок проходит внутрь второй секции, где на нее снова воздействует центробежная сила, образованная вторым рабочим колесом. После этого жидкость под давление поступает из насоса в выходной шланг.

Другим словами, с прохождением каждой секции насоса, на жидкость воздействует больший напор, который создают рабочие колеса. Из этого можно сделать вывод, что давление в многоступенчатом насосе равно сумме всех показателей напоров, создаваемых в каждой отдельной секции.

Стоит отметить, что с увеличением диаметра рабочего колеса и скорости его вращения внутри агрегата напор выходящей из насоса жидкости также будет увеличиваться.

Виды многоступенчатых насосов – классификация рыночных моделей

Современное многоступенчатое насосное оборудование делится на такие типы:

• Вертикальные агрегаты – насосы этого типа устанавливаются в вертикальном положении. Среди преимуществ вертикального агрегата следует выделить вырабатывание очень высокого напора жидкости, способность перекачивать жидкость, температурой 100 °C и продолжительные сроки эксплуатации без сбоев;
• Горизонтальные многоступенчатые насосы – это оптимальное оборудование для обустройства водоснабжения в загородном доме. Рабочие плоскости такого насоса выполняются в горизонтальном положении. Это дает возможность получать воду под высоким напором при небольшой производительности устройства.

В зависимости от областей применения, на рынке выделяются такие агрегаты:

• Промышленные насосы высокого давления – обладают большими габаритами и более высокой мощностью. Каждый промышленный насос имеет специальное покрытие, защищающее его от воздействия химических веществ;
• Бытовые устройства – эти агрегаты имеют меньшие габариты и небольшую массу. Их гораздо проще обслуживать и чинить, они потребляют меньше электричества и издают меньше шума. Вместе с тем, они не выдают столь высокого напора, как оборудование первого типа.

Покупая многоступенчатый агрегат необходимо помнить, что промышленный устройства отличаются достаточно большим потреблением электричества. Из-за этого их лучше не покупать даже для обслуживания больших хозяйств. Вместо этого можно приобрести два бытовых насоса, которые суммарно будут потреблять гораздо меньше энергии, чем потребуется для работы одного промышленного агрегата.

Центробежные насосы многоступенчатого и одноступенчатого типа

Наиболее распространенная разновидность водяных насосов — центробежные агрегаты, в зависимости от конструктивных особенностей классифицируется на две группы: насосы одноступенчатого и многоступенчатого типа.

В данной статье мы поговорим об их различиях, устройстве, принципе действия, преимуществах и недостатках. Также будет рассмотрен ассортимент продукции ведущих производителей центробежных насосов, компаний Grundfos и Lowara.

1 Принцип действия и конструктивные различия

Центробежные насос — оборудование, перекачивающее рабочую жидкость за счет центробежной силы, которая создается в результате вращения лопастного барабана. Такие агрегаты имеют металлический либо стальной корпус, внутри которого расположен электропривод и вал вращения. На валу жестко зафиксирован барабан, который может быть открытым (состоит из одного диска и боковых лопастей) либо закрытым (два диска, между которым размещены лопасти).

Лопасти барабана располагаются под углом, они направлены в обратную к направлению его движения сторону, что нужно для обеспечения максимально эффективного захвата воды. На корпусе агрегата имеют два патрубка — всасывающий и подающий (напорный), через которые циркулирует перекачиваемая жидкость.

При заполнении корпуса насоса водой начинает вращаться барабан, вода попадает в лопасти и в результате движения колеса под напором отбрасывается к напорному патрубку. В результате этого в зоне выпускного патрубка создается зона высокого давления, тогда как в центральной части барабана — зона разрежения, под воздействием которой вода начнет поступать через всасывающий патрубок насоса. Данный принцип обеспечивает непрерывную подачу жидкости циркуляционными насосами любого типа. В отличие от поршневых агрегатов, они не имеют проблем с неравномерным, пульсирующим напором, что значительно расширяет сферу применения такой техники.

Устройство центробежного насоса

Рассмотрим устройство одноступенчатого агрегата:

1. Корпус, также именуемый улиткой (на схеме представлен горизонтальный тип корпуса).
2. Лопастное колесо.
3. Уплотнение рабочего вала.
4. Вал вращения.
5. Уплотнение камеры с масляной ванной.
6. Подшипниковая опора.
7. Несущая опора.
8. Отверстия для контроля за уровнем масла в камере.

Одноступенчатые центробежные насосы имеют одно рабочее колесо, тогда как многоступенчатый насос — два и более. При этом их принцип действия остается идентичным, улучшаются лишь эксплуатационные характеристики оборудования — производительность (количество перекачиваемой воды в минуту) и напор (максимальное расстояние, на которое может быть перекачана жидкость). Напор указывается в метрах, которые свидетельствуют о расстоянии перекачки по высоте, чтобы узнать максимальную длину транспортировки жидкости напор необходимо умножить на 10.

Устройство многоступенчатого насоса

В зависимости от конструктивного устройства многоступенчатый центробежный насос может быть секционным либо спиральным. Секционный агрегат отличается тем, что перекачка жидкости осуществляется последовательно — из первого барабана в следующий. Максимальная производительность, которую может развить секционный насос на сегодняшний день составляет 900 м 3 /ч при напоре 1900 м.
к меню ↑

1.1 Как устроен центробежный насос? (видео)

1.2 Преимущества и недостатки центробежных агрегатов

Широкое распространение насосного оборудования, работающего по принципу центробежной силы, объясняется наличием у данной техники ряда эксплуатационных преимуществ, к которым относится:

• компактные размеры и небольшой вес за счет прямого соединения вала вращения с двигателем, конструкция не предполагает наличие каких-либо передаточных механизмов;
• надежность и долговечность, отсутствие необходимости в регулярном техническом обслуживании;
• плавная подача рабочей среды, нулевой риск возникновения гидравлических ударов;
• возможность работать с загрязненными жидкостями, содержащими в составе механические частицы, что достигается за счет отсутствия в конструкции клапанов;
• доступная стоимость за счет простоты конструкций.

Крупногабаритный промышленный насос горизонтального типа

Единственным недостатком данных агрегатов является сравнительно низкий КПД при работе в режиме малой производительности. Особенно критичной данная проблема стает при необходимости перекачки небольшого объема воды под высоким давлением.

Также как недостаток можно рассматривать невозможность быстрого запуска оборудования, поскольку перед началом перекачки корпус насоса необходимо заполнить водой. В целом же, для производительной работы центробежные насосы являются лучшим выбором.
к меню ↑

2 Классификация оборудования

Как многоступенчатые, так и одноступенчатые агрегаты, в зависимости от положения оси рабочих колес в пространстве, классифицируются на:

В горизонтальной конфигурации, как правило, выполняются крупногабаритные промышленные агрегаты для стационарной установки, также горизонтальные агрегаты используются в насосных станциях автоматического водоснабжения, в которых они сопряжены с корпусом гидроаккумулятора. Вертикальное оборудование более распространено в сфере бытовой эксплуатации, в таком корпусе делаются все разновидности скважинных насосов, дренажные и фекальные агрегаты.

Также одним из основных факторов классификации центробежного оборудования является его разделение на типы в зависимости от положения корпуса агрегата относительно перекачиваемой жидкости, согласно которой насосы бывают поверхностные и погружные.

Конструктивно погружное оборудование может обеспечить перекачку до 16 м3 жидкости в час при напоре до 200 метров. Практически все скважинные насосы погружные, так как они могут поднимать воду с большой глубины (40 метров и более), тогда как поверхностные агрегаты в принципе не способы высасывать воду с глубины более 10 метров.

Среди отличий также выделим то, что погружные установки значительно тише, чем поверхностные, что важно при монтаже насосной станции внутри жилого помещения. Однако поверхностный насос проще в обслуживании и ремонте, так как он не обладает полностью герметичным корпусом.

Рассмотрим оставшиеся классы центробежного оборудования:

• в зависимости от развиваемого давления подачи: до 0.2 МПа — низкого, до 0.6 МПа — среднего и свыше 0.6 МПа — высокого давления;
• по коэффициенту быстроходности — тихо, нормально и быстроходные;
• по функциональному назначению — водяные, пожарные, химические, нефтяные, дренажные, фекальные;
• по типу соединения колеса с двигателем — консольные, приводные, муфтовые.

КПД работы таких агрегатов непосредственно зависит от их быстроходности, скорости вращения колеса и конструктивного исполнения. Так, компактные одноступенчатые насосы имеют КПД 0.6-0.7, крупногабаритные — 0.9-0.92.

2.1 Производители и популярные модели

Ведущими мировыми производителями центробежного оборудования являются компании Lowara (Италия) и Grundfos (Дания). Оба производителя поставляют на рынок агрегаты как для бытовой, так и для промышленной эксплуатации. В ассортименте итальянцев представлены пять линеек насосной техники:

• Lowara HM — поверхностные многоступенчатые насосы для систем водоснабжения, имеющие продуктивность до 7.2 м 3 /час и напор до 60 м. Серия рассчитана на перекачку чистой воды при температуре окружающей среды от -10 до +60 0 .
• Lowara HMS — поверхностные агрегаты из антикоррозийной нержавеющей стали AISI 316, ориентированные на промышленное использование. Могут работать с водой, содержащей в составе механические примеси и химические вещества. Отличаются повышенной до 110 0 температурой эксплуатации.
• Lowara SV — вертикальное многоступенчатое оборудование поверхностного типа. Наиболее мощные модели данной серии развивают напор до 260 м и имеют производительность 16 м 3 /час. Рабочие температуры — от -30 до +120 0 . Все контактирующие с перекачиваемой жидкостью узлы агрегата выполнены из нержавеющей стали.
• Lowara SVI — доступные погружные вертикальные насосы для бытовой эксплуатации, являются упрощенной версией серии SV. Среди отличий — меньшая производительность и суженный диапазон температур эксплуатации.

Тогда как итальянская компания специализируется на многоступенчатой технике, лидирующие позиции в сегменте одноступенчатых агрегатов занимают насосы производства фирмы Grundos. В ассортименте компании горизонтальные агрегаты представлены серией JP (в которую входит популярный одноступенчатый насос Grundfos JP 5), вертикальные — сериями TP (оборудование в стандартном исполнении) и TPD (насосы типа ин-лайн).